一种可提高钻孔质量和钻孔速度的激光钻孔设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及钻孔机，尤其涉及一种可提高钻孔质量和钻孔速度的激光钻孔设备。
【背景技术】
[0002]激光加工的基本原理是把激光聚焦在待加工的工件表面，结合激光光束的高斯分布以及激光与物质相互作用的机制，使得激光与工件作用后形成的沟槽呈现正锥体。激光钻孔中形成的正锥体对加工速度有很大的影响，随着孔深加大，钻孔的速度会显著下降，主要原因在于，首先，加工开始时激光垂直入射至工件表面，激光束与材料充分作用，能量利用率高，而且周围无阻挡物，溅射出的粉末很容易飞离工件；当正锥体形成后激光倾斜入射到工件表面，由于激光束能量密度降低和粉末飞溅，导致激光束与工件的作用不充分，能量利用率低，同时，受管道效应的影响，溅射出的粉末被局限在狭小区域内，很困难飞离样品，从而降低了钻孔效率。为解决这一问题，通常采用增大激光功率、调整光斑形状和辅助吹气等方式，但是，增大激光功率会降低钻孔的质量，而调整光斑形状需要增设旋转装置、反射装置等，会导致成本升高，辅助吹气的方式是侧向对锥形孔内吹气，难以吹去孔内的粉末，因而效果不好。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题在于提供一种能有效吹去锥形孔内粉末、整机成本低，并且钻孔质量好、效率高的激光钻孔设备。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案。
[0005]一种可提高钻孔质量和钻孔速度的激光钻孔设备，其包括有激光头、加工台、气流发生装置和光学机构，所述光学机构设于加工台上方，且所述激光头发出的激光束通过光学机构而传输至加工台，所述加工台设有开口朝上的支撑槽，且当支撑槽的开口处盖有工件时将支撑槽的内部空间密封，所述支撑槽的上方设有气嘴，所述气嘴的端部朝向激光束在工件上的聚焦点，所述支撑槽的侧部设有吹气口，所述气流发生装置的送风端通过管路而分别连通于气嘴和吹气口。
[0006]优选地，所述光学机构包括有沿激光束的传输方向依次设置的光学传递装置、激光反射装置和聚焦装置。
[0007]优选地，还包括有一控制器，所述激光头和气流发生装置分别电连接于控制器，且由所述控制器控制激光头发射激光以及控制气流发生装置上电运转。
[0008]优选地，所述气流发生装置包括有一第一气泵及一第二气泵，所述第一气泵的送风端通过管路连通于气嘴，所述第二气泵的送风端通过管路连通于吹气口。
[0009]优选地，所述支撑槽内设有紫外灯。
[0010]本实用新型公开的激光钻孔设备中，工件放置于支撑槽上，同时将支撑槽的内部空间密封，激光头发出的激光束通过光学机构传输至工件，激光束在工件的上表面聚焦并开始钻孔，同时气嘴从侧向对孔内吹气，气流发生装置通过吹气口向支撑槽内增加气压，所述工件的锥形孔在穿透之前，利用气嘴将锥形孔溅射出的粉末吹走，当锥形孔穿透之后，由于支撑槽内的气压大于外界，使得锥形孔内产生由下至上的气流，从而将粉末从锥形孔内吹出，再通过气嘴吹去锥形孔之外的粉末，使得激光束与工件能够充分作用，具有较高的能量利用率，进而提高了钻孔效率，同时，该激光钻孔设备无需增设旋转装置、反射装置等部件，因而还具有成本低的优势。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型激光钻孔设备的结构示意图。
[0012]图2为锥形孔穿透之前工件与支撑槽的结构示意图。
[0013]图3为锥形孔穿透之后工件与支撑槽的结构示意图。
[0014]图4为另一实施例中锥形孔穿透之前工件与支撑槽的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本实用新型作更加详细的描述。
[0016]本实用新型公开了一种激光钻孔设备，结合图1至图3所示，其包括有激光头1、加工台2、气流发生装置3和光学机构4，所述光学机构4设于加工台2上方，且所述激光头I发出的激光束通过光学机构4而传输至加工台2，所述加工台2设有开口朝上的支撑槽5，且当支撑槽5的开口处盖有工件20时将支撑槽5的内部空间密封，所述支撑槽5的上方设有气嘴6，所述气嘴6的端部朝向激光束在工件20上的聚焦点，所述支撑槽5的侧部设有吹气口 7，所述气流发生装置3的送风端通过管路而分别连通于气嘴6和吹气口 7。
[0017]上述激光钻孔设备中，工件20放置于支撑槽5上，同时将支撑槽5的内部空间密封，激光头I发出的激光束通过光学机构4传输至工件20，激光束在工件20的上表面聚焦并开始钻孔，同时气嘴6从侧向对锥形孔内吹气，气流发生装置3通过吹气口 7向支撑槽5内增加气压，所述工件20上的锥形孔在穿透之前，利用气嘴6将锥形孔溅射出的粉末吹走，当锥形孔穿透之后，由于支撑槽5内的气压大于外界，使得锥形孔内产生由下至上的气流，从而将粉末从锥形孔内吹出，再通过气嘴6吹去锥形孔之外的粉末，使得激光束与工件20能够充分作用，具有较高的能量利用率，进而提高了钻孔效率，同时，该激光钻孔设备无需增设旋转装置、反射装置等部件，因而还具有成本低的优势。
[0018]进一步地，所述光学机构4包括有沿激光束的传输方向依次设置的光学传递装置
40、激光反射装置41和聚焦装置42。
[0019]本实施例中，还包括有一控制器8，所述激光头I和气流发生装置3分别电连接于控制器8，且由所述控制器8控制激光头I发射激光以及控制气流发生装置3上电运转，在控制器8的作用下，可实现对激光头I和气流发生装置3的自动控制，有助于提高整机的自动化性能。
[0020]作为一种优选方式，所述气流发生装置3包括有一用于吹送自然空气的第一气泵及一用于吹送氧气、臭氧或惰性气体的第二气泵，所述第一气泵的送风端通过管路连通于气嘴6，所述第二气泵的送风端通过管路连通于吹气口 7。进一步地，所述第一气泵也可以是以真空泵，其与气嘴6连通。实际应用中，可根据工件的材料来选择气体类型，比如，加工陶瓷氮化铝工件时使用活性氧气、臭氧等加快氮化铝分解，以提到钻孔速度；加工金属或塑料工件时使用惰性气体来防止工件破坏，保护工件的完整性，此外，还可以对气体进行加热或者冷却，以提高钻孔速度或质量，这可以根据具体工件以及钻孔要求进行选择。
[0021]以上利用两个气泵分别对气嘴6和吹气口 7吹送不同气体的方式仅是本实用新型的一个较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，在本实用新型的其他实施例中，还可以根据实际需要采取如下优选方式:
[0022]方式一，所述气流发生装置仅包含一个气泵，即利用一个气泵同时向气嘴和吹气口吹气；
[0023]方式二，所述气流发生装置包含两个气泵，两个气泵分别连通于气嘴和吹气口，即通过吹气口吹气、气嘴吸气的方式去除锥形孔内的粉末。
[0024]作为本实用新型的另一实施例，如图4所示，所述支撑槽5内设有紫外灯9，当第二气泵向吹气口吹入氧气时，可点亮紫外灯，利用紫外光来活化氧气，进而提高钻孔速度和钻孔质量。
[0025]本实用新型公开的激光钻孔设备中，通过在工件正面和背面同时产生气流的方式，使得激光束与工件能够充分作用，具有较高的能量利用率，进而提高了钻孔效率，且通过这种方式可以有效去除残留在孔内的颗粒及熔渣等，进而提高了钻孔质量，同时，该钻孔装置无需改变常规的激光加工系统，无需复杂的旋转装置及反射装置等，易于制作，成本低，且气体使用率高。
[0026]以上所述只是本实用新型较佳的实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本实用新型所保护的范围内。
【主权项】
1.一种可提高钻孔质量和钻孔速度的激光钻孔设备，其特征在于，包括有激光头、加工台、气流发生装置和光学机构，所述光学机构设于加工台上方，且所述激光头发出的激光束通过光学机构而传输至加工台，所述加工台设有开口朝上的支撑槽，且当支撑槽的开口处盖有工件时将支撑槽的内部空间密封，所述支撑槽的上方设有气嘴，所述气嘴的端部朝向激光束在工件上的聚焦点，所述支撑槽的侧部设有吹气口，所述气流发生装置的送风端通过管路而分别连通于气嘴和吹气口。
2.如权利要求1所述的可提高钻孔质量和钻孔速度的激光钻孔设备，其特征在于，所述光学机构包括有沿激光束的传输方向依次设置的光学传递装置、激光反射装置和聚焦装置。
3.如权利要求1所述的可提高钻孔质量和钻孔速度的激光钻孔设备，其特征在于，还包括有一控制器，所述激光头和气流发生装置分别电连接于控制器，且由所述控制器控制激光头发射激光以及控制气流发生装置上电运转。
4.如权利要求1所述的可提高钻孔质量和钻孔速度的激光钻孔设备，其特征在于，所述气流发生装置包括有一第一气泵及一第二气泵，所述第一气泵的送风端通过管路连通于气嘴，所述第二气泵的送风端通过管路连通于吹气口。
5.如权利要求4所述的可提高钻孔质量和钻孔速度的激光钻孔设备，其特征在于，所述支撑槽内设有紫外灯。
【专利摘要】本实用新型公开了一种可提高钻孔质量和钻孔速度的激光钻孔设备，其包括有激光头、加工台、气流发生装置和光学机构，所述光学机构设于加工台上方，且所述激光头发出的激光束通过光学机构而传输至加工台，所述加工台设有开口朝上的支撑槽，且当支撑槽的开口处盖有工件时将支撑槽的内部空间密封，所述支撑槽的上方设有气嘴，所述气嘴的端部朝向激光束在工件上的聚焦点，所述支撑槽的侧部设有吹气口，所述气流发生装置的送风端通过管路而分别连通于气嘴和吹气口。上述激光钻孔设备中，激光束与工件能够充分作用，具有较高的能量利用率，进而提高了钻孔效率，同时，该激光钻孔设备无需增设旋转装置、反射装置等部件，因而其结构简单、成本低廉。
【IPC分类】B23K26-382, B23K26-142, B23K26-70
【公开号】CN204565430
【申请号】CN201520064272
【发明人】张 杰, 陶沙, 陆文革
【申请人】深圳英诺激光科技有限公司, 常州英诺激光科技有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年1月29日